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《大飞机》:从60分钟到370分钟

——“双发延程飞行”(ETOPS)规则的演变
2015年03月09日 10:46   来源:《大飞机》杂志   黎时

  2014年10月15日,欧洲航空安全局(EASA)批准了空客A350XWB系列的第一种型号——A350-900“超过180分钟延程飞行(ETOPS)”资质,其中包括最长达370分钟的延程飞行认证。A350XWB由此成为航空史上第一款交付前就获得“超过180分钟延程飞行”资质的飞机,最长370分钟延程飞行也使A350XWB的用户能够以双发飞机中最高效、最可靠的方式执飞跨大洋远程和超远程航线。

  ETOPS是国际民航管理机构为了保证双发民航飞机安全飞行而提出的一项特别要求。当双发飞机的一台发动机或主要系统发生故障时,要求飞机能在剩余一台发动机工作的情况下,在规定时间内飞抵最近的备降机场。比如,获得“180分钟ETOPS”就是指飞机在单发失效的情况下,飞往备降机场所规定的时间不能超过180分钟。因此,飞机在航线的选择上应满足这一要求。

  ETOPS规则主要应用在跨洋飞行上,因为在浩瀚的大洋上空可供选择的备降机场较少,如果没有ETOPS能力,意味着飞机需要选择尽量靠海岸线的航线飞行,以确保安全。ETOPS能力越强,意味着航空公司可以利用双发飞机开辟更多的直飞航线。

  历史上第一次横跨大西洋不着陆飞行是由英国空军两名飞行员阿尔科克和布朗在1919年完成的,全程耗时16小时27分钟,由于当时的活塞式发动机可靠性不高,长距离飞行还是非常冒险的行为,远没有达到载客越洋飞行所需要的安全水平。

  上世纪50年代,远程飞行逐渐成熟。根据当时飞机所采用的活塞式发动机的可靠性水平,国际民航管理机构制定了“60分钟限制”规则:不允许双发或三发飞机在航线上任意一点距离途中备降机场单发飞行时间超过60分钟的航线上飞行。正因为有“60分钟限制”的规定,早期的远程飞行大多采用四发飞机。当时用于远程飞行最出名的飞机是美国洛克希德的“星座”和“超星座”,它们都是四发飞机。

  20世纪50年代至60年代,涡轮喷气式发动机开始运用于民用客机。喷气式发动机的可靠性比活塞式发动机有了明显提高。随后几十年里,喷气式发动机经过几代的发展,可靠性进一步提高,对延程飞行的规定产生了重要影响。

  发动机可靠性显著提高的重要标志是空中停车率的大幅下降。据统计,最好的活塞式发动机的空中停车率为每1000发动机小时0.6次,早期的涡轮喷气式发动机和涡轮风扇式发动机的空中停车率为每1000发动机小时0.1次,第二代涡轮风扇式发动机的空中停车率降低到每1000发动机小时0.02次以下,而现代发动机的空中停车率则达到每1000发动机小时0.01次。

  发动机空中停车率下降的过程也就是对“双发延程飞行”的规定不断放宽的过程。最初,所有的双发飞机和三发飞机的航线都受到“60分钟限制”,随后逐步放宽到75分钟、90分钟、120分钟,后来又放宽到180分钟。这意味着,双发飞机距离最近的备降机场可以达到约2200千米,可用的备降机场数目由此大大增加,进一步拓宽了全球航线运营。

  ETOPS规则的逐步演变也是航空公司经营上的需要。常识表明,飞机具有两台以上的发动机,飞行更加安全。作为远程宽体飞机的主力,继四发的波音747问世之后,还诞生了一批三发客机(如洛克希德的L-1011和道格拉斯飞机公司的DC-10)。但是,为了应对“石油危机”带来的燃油价格大幅上涨的威胁,上世纪70年代末、80年代初,飞机制造公司开始研究用双发飞机进行远程飞行的可靠性,当时研制的空客A300和波音767是它们的代表。

  新一代双发飞机问世后,一些航空公司感到,他们的选择受到太多的限制,无法组建灵活的机群,也不能受益于新技术。对一些航空公司来说,三发宽体飞机太大,新型双发远程飞机是替换波音707、DC-8等老旧飞机的理想机型。波音767和A300的航程已经达到原来安装4台喷气式发动机飞机的航程,成为一些航线上唯一经济的机型。当时的大型高涵道比发动机技术已经相当成熟,具有很高的可靠性,能够产生足够大的推力,两台发动机就能满足原来三台、甚至四台发动机的要求。此外,购买和维护发动机费用巨大,对于航空公司来说,减少发动机数量可以产生直接的效益。

  在这种情况下,民航管理机构自然需要重新评估整个形势,以确定新型双发飞机应该遵守的规则。20世纪80年代中期是双发延程飞行规则和标准的转换期,较快地完成了从“60分钟限制”到最终放宽到180分钟的过渡。

  申请ETOPS型号认证主要取决于三个因素:使用经验,证明该飞机和发动机系统是可靠的;型号设计审定,确保所有的系统(电气系统、货物灭火系统、辅助动力装置、航空电子设备冷却系统)具有足够的冗余度,保证飞机在航线上的可靠性;运营批准,包括航线计划、机组人员培训和工程适应性。

  双发延程飞行规则的变化,给航空市场带来了巨大影响,一些昔日的明星机型受到了巨大冲击。

  2011年12月12日,波音公司宣布,美国联邦航空局(FAA)批准把波音777飞机的双发延程飞行时间上限从207分钟提升至330分钟。对于运营跨南太平洋、跨越北极飞行,以及从澳大利亚直飞南美洲、南非航线的航空公司来说,波音777的这项认证有很重要的作用。航空公司可以运营更多直飞航线,减少航油消耗。

  这项新规则对制造商和用户都产生了立竿见影的影响。对波音公司来说,过去数十年在全球客机行列中一直引领风骚的四发波音747,由于耗油多,订货越来越少。2013年波音747两次削减产量。根据规划,今后两年每年只生产18架波音747。

  目前,大多数航空公司更倾向于选择双发远程客机。以我国为例,中国国际航空公司机队正在更新,从2012年2月开始,北京—洛杉矶、北京—法兰克福等航线的波音747飞机已经相继被波音777-300ER取代;2013年4月,使用波音747飞机飞了快20年的北京—纽约航线也更换了更新、更舒适、更节油的波音777-300ER。

  早在2009年11月,空客双发的A330就获得EASA的批准,成为第一个获得“超过180分钟”(可以加长到240分钟)双发延程飞行认证的机型。这项规则直接影响了四发的A340的市场销售。由于近两年时间里没有卖出一架A340,2011年11月10日空客公司宣布停产这种飞机。

  在我国,国航也是A340的用户,随着国航提升运行品质、优化机型运力战略的推进,从2013年3月起,空客A340飞机陆续退役。当年8月,A340执行完最后一次巴黎-浦东航班后,全部退出洲际航线,国际航班交由空客A330机队执飞。2014年7月15日,A340飞机执行完国内航线最后一次载客航班后,宣告全部退出运营。

(责任编辑:缪杰娴)